Simulation turbulenter kolloidaler Systeme und Vorhersage der Agglomeratmorphologie

湍流胶体系统的模拟和团聚形态的预测

• 批准号: 43660057
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Martin Sommerfeld
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Verfahrenstechnik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/43660057?language=en
• 关键词: Simulation; turbulenter; kolloidaler; Systeme; und

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht in der Analyse jener elementaren Mechanismen, die den Entstehungsprozess und die Morphologie von Agglomeraten in turbulenten kolloidalen Systemen maßgeblich beeinflussen. Unter Anwendung der direkten numerischen Simulation soll der Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen wie die Strömungs- und Turbulenzstruktur (homogene isotrope Turbulenz, Scherströmung), der fluiddynamische Partikeltransport, die Brownsche Diffusion sowie das Wechselwirkungspotential auf die entstandenen Agglomerate untersucht werden. Das hierzu verwendete Simulationsprogramm basiert auf der Lattice-Boltzmann-Methode. Es beschreibt das Verhalten von Fluiden auf mesoskopischer Ebene und eignet sich daher im Besonderen für die Analyse nano-skaliger Partikelsysteme mit komplexen Geometrien. Der strömungsmechanische Transport der injizierten Primärpartikel erfolgt zunächst unter der Annahme von Massenpunkten. Zur Simulation des Agglomerationsvorgangs werden die Oberflächen der entsprechenden Kollisionspartner durch eine lokale Verfeinerung des Rechengitters numerisch hoch aufgelöst. Die Umschaltung zwischen den jeweiligen Betrachtungsweisen erfolgt kurz vor einer Kollision unter Anwendung eines automatisierten Algorithmus. Entstandene Agglomerate werden dann durch die mitbewegte lokale Gitterverfeinerung voll aufgelöst, um die Wechselwirkung mit dem Fluid korrekt zu erfassen. In den Simulationen sollen sowohl die Entstehung als auch die Umorientierung und der Zerfall von Agglomeraten betrachtet werden. Mit Hilfe der Simulationen soll es schließlich möglich sein, die Agglomeratmorphologie, in Abhängigkeit der verwendeten Randbedingungen, realistisch vorauszusagen.

这一研究最好从基本机理分析入手，对凝聚体的动力学过程和形态学在胶体体系中的影响进行分析。通过直接数值模拟，解决了湍流结构（均质各向同性湍流，Scherströmung）、流体动力学粒子输运、布朗扩散等对附聚体的影响。本文介绍了基于格子玻尔兹曼方法的模拟程序。Es beschreibt das Verhalten von Fluiden auf mesoskopischer Ebene und eignet sich daher im Besonderen für die Analyse nano-skaliger Partikelsysteme mit komplexen Geometrien. Der strömungsmechanische Transport der injizierten Primärpartikel erfolgt zunächst unter der Annahme von Massenpunkten.聚集态的模拟韦尔登通过局部的数值计算来确定初始碰撞的最大速度。珠宝首饰在自动包装机上的碰撞会很快发生。中间团聚体韦尔登通过将局部Gitterverfeinerung voll aufgelöst，um die Wechselenkung mit dem Fluid correkt zu erfassen。在这个模拟中，我们可以看到企业也会对聚集韦尔登的影响和影响。Mit Hilfe der Simulationen soll es schließlich möglich sein，die Agglomeratmorphologie，in Abhängigkeit der verwendeten Randbedingungen，realistisch vorauszusagen.